Redes de abastecimiento

4.1.1 Comunidad de Madrid

La red de abastecimiento de agua de la Comunidad de Madrid se gestiona a través del Canal de Isabel II Gestión (CYII Gestión). Se trata de una red sectorizada en la que se distinguen la red de aducción, que se encarga de abastecer de agua a los sectores, y la red de distribución, situada dentro de los sectores. Parte de la red de abastecimiento, objeto de análisis, con sus tuberías, acometidas y sectores se muestran en la Figura 21.

Figura 21. Parte de la red de abastecimiento de la Comunidad de Madrid, gestionada por el Canal de Isabel II Gestión. Se muestran las tuberías, acometidas y sectores en los que se sectoriza la red.

Se considera que se ha sectorizado la red atendiendo principalmente a los municipios de la Comunidad de Madrid en municipios, además de a las fragmentaciones de los mismos municipios derivadas de otras infraestructuras como las carreteras, a criterios que persiguen el predominio de un determinado uso del suelo, etc.

Los sectores en los que está dividida la red se les puede denominar districted metered areas (DMAs), porque surgieron en un principio con el fin de disminuir las pérdidas de agua existentes en la red. La gestión de la red en sectores permite un mayor control debido a que se mide continuamente el caudal de entrada a los sectores y éstos se encuentran independizados a través de válvulas de cierre que impiden la circulación del agua entre sectores.

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Los sectores se están adaptando a los nuevos tiempos, ya que se están incorporando válvulas reductoras de presión en la cabecera de los mismos. Su objetivo es tratar de implantar una gestión de presiones, por lo que se podrían empezar a utilizar los términos de pressure manage zone (PMZ) o pressure managed area (PMA). Los sectores también cuentan con medidores de presión, tanto aguas arriba como aguas debajo de las válvulas reductoras de presión, lo que facilita el control sobre la implantación de la gestión de presiones.

4.1.2 Ciudad de Panamá

La Ciudad de Panamá está administrada políticamente según distintos distritos que se dividen en corregimientos. En la Figura 22 se muestran gran parte de los corregimientos de Ciudad de Panamá, así como el distrito de San Miguelito.

La red de abastecimiento de agua de Ciudad de Panamá está gestionada por el Instituto Nacional de Acueductos y Alcantarillados de Panamá (IDAAN), el cual tiene en cuenta la división político-administrativa descrita para llevar a cabo un control más exhaustivo de la red.

Figura 22. Corregimientos de la Ciudad de Panamá.

Sin embargo, cuando se habla de corregimientos no se hace referencia a sectores, debido a que no están independizados mediante válvulas de cierre, sino que los distintos corregimientos están unidos a través de tuberías que permiten el paso del agua de unos corregimientos a otros. Dentro de la red de Panamá, se encuentra la excepción del corregimiento de Bethania, al que se le puede denominar sector porque está aislado instrumentalmente del resto de corregimientos. La libre circulación del

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agua a través de la mayor parte de la red de Panamá puede dificultar su gestión y control, además de ocasionar graves consecuencias por roturas de tubería.

Por lo general, en los corregimientos de Panamá Centro como de otras zonas, los medidores de presión son móviles, lo que se traduce en que el tiempo de registro de las presiones es relativamente corto, normalmente de una semana. Tan sólo los corregimientos de San Francisco y Bethania, pertenecientes a la zona de Panamá Centro, cuentan con macromedición, que permite un periodo de registro superior. Se considera que en los corregimientos de la red de distribución de Ciudad de Panamá no se cuenta con válvulas reductoras de presión y que tampoco se está llevando a cabo una implantación de la gestión de presiones.

4.2 Tratamiento de datos

4.2.1 Comunidad de Madrid

Con el objetivo de aplicar la metodología de análisis estadístico que se presenta en la Tesis, se ha recopilado información de la red de distribución de la Comunidad de Madrid, en concreto mediciones de presiones de cabecera así como datos de roturas de tubería de una larga serie de sectores.

Los sectores en que se divide la red de distribución de agua, están identificados por su nombre y su código llamado código chypre. En un principio, se cuenta con 378 códigos chypre, pero el objetivo principal de la Tesis es establecer una metodología de análisis estadístico de roturas que relacione las roturas con las presiones. Por ello, tan sólo se deben de considerar los sectores que cuentan con datos registrados de presiones y roturas. El número de sectores que cumplen con esta condición es 197, aunque el siguiente paso consiste en filtrar los sectores que tengan una sola entrada de agua al sector. De esta forma, los sectores se reducen a 160. Los ficheros de datos que almacenan tanto los nombres y códigos de los sectores como los sectores que cuentan con una única entrada de agua se explican en el ANEXO 3.

En cuanto a las presiones, se almacenan en unos archivos de datos de presión que disponen de una serie de variables: (a) código referido a la presión de cabecera de cada sector (llamado “tag”), medida aguas debajo de la válvula reductora de presión en caso de disponer de ella, (b) la fecha en que se registra la presión y (c) la presión de cabecera en metros de columna de agua. En algunas ocasiones también está registrado el código del nombre del sector (código chypre), aunque resulta redundante debido a que a cada sector con una sola entrada de agua le corresponde un único código “tag”. Estos ficheros de datos también se muestran en el ANEXO 3.

En total, se cuenta con 8.452.027 filas de datos de presiones, que datan desde el 23 de agosto del año 2006 hasta el 24 de junio de 2012. Se trata de datos de presión horarios, que se han tratado de tal forma que se almacenan según los 160 sectores

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que cuentan con una entrada de agua. Además, se han eliminado las presiones que están repetidas y se han ordenado con el tiempo.

La fecha de registro de los datos de roturas disponibles se inicia el 14 de enero de 2003 y finaliza el 26 de junio de 2012, y se guarda en una serie de ficheros, que también se muestran en el ANEXO 3. Además, se almacenan diferentes variables correspondientes a las roturas, que no se suelen repetir de un a otro fichero, y que pueden ser: el código de la incidencia, la fecha de creación de la incidencia, el municipio al que pertenece el sector donde se registra cada rotura, el nombre de la calle donde se produce la incidencia, el sector donde ocurre la rotura (no suele mostrase), el tipo de incidencia registrada, las coordenadas 𝑥 e 𝑦 de la rotura, el tipo de incidencia (si es provocada o no), el tipo de material de la tubería rota (acero al carbón, fibrocemento, fundición dúctil, hormigón, polietileno, etc.), el diámetro, la cota, la presión estática, etc. De entre todas estas variables, los parámetros que interesan en el análisis que se presenta son los relacionados con la identificación de la rotura (código de la incidencia), la fecha cuando ocurre la rotura, el lugar donde se producen (coordenadas 𝑥 e 𝑦), el tipo de incidencia que explica si la rotura ha tenido lugar en acometidas, en contadores o en tubería general, y si ha sido provocada o no.

Se ha llegado a la conclusión de que la mejor manera de identificar las roturas únicas es a través de su código de incidencia. En el conjunto de todos los ficheros de roturas se disponen de 370.053 filas de datos de roturas, que coinciden supuestamente con el número de roturas iniciales. Sin embargo, cuando se comparan los códigos de incidencia entre distintos archivos este número se reduce a 127.455 roturas distintas que cuentan con fecha de registro. El proceso de comparación de las roturas almacenadas en los distintos archivos de roturas, y de sus variables, se expone en el ANEXO 5.

Debido a que los ficheros de roturas no hacen referencia al sector donde se ha producido la rotura, se sitúan las roturas según sus coordenadas 𝑥 e 𝑦 y se intersectan con los sectores. Para ello se emplea el software GIS (sistema de información geográfica), resultando que 84.546 incidencias pertenecen a los sectores de los que se dispone su capa en GIS. Entre estas incidencias, tan sólo se consideran las que pertenecen a los 160 sectores que tienen una sola entrada de agua, que resultan ser 22.161 roturas. El número de sectores, entre los 160, que no tienen roturas registradas es de 13. De los 147 restantes sólo interesan las roturas que no han sido provocadas y que se han producido en tubería general, descendiendo el número de roturas a la cantidad de 3.067.

Además, hay que tener en cuenta que los datos de rotura y de presión deben de estar solapados en el tiempo para poder establecer una relación entre ellos. Consecuentemente, el número de roturas disminuye a 1.765 roturas, registradas entre el periodo de tiempo comprendido entre el 23 de agosto de 2006 y el 21 de junio de 2011. Como resultado, de los 160 sectores con entrada única de agua, 60 sectores no tienen roturas en el periodo de solape de datos de presiones y roturas. Para los 100 sectores restantes, se muestran en el ANEXO 6 sus presiones de cabecera con el

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tiempo así como las roturas de tubería general que no han sido provocadas. Entre estos 100 sectores, 45 sectores disponen de más de 10 incidencias, resultando un total de 1.601 roturas. Estos 45 sectores con su código chypre y el número de roturas se representan en la Figura 23.

Figura 23. Sectores con más de 10 incidencias producidas en tubería general, no provocadas, para los periodos de tiempo de presiones en los que hay datos. En estos 45 sectores hay un total de 1.601 roturas.

4.2.2 Ciudad de Panamá

Los datos de presión en los dos corregimientos de Ciudad de Panamá con macromedición, San Francisco y Bethania, son de paso diario y se descargan mensualmente. Se trata de datos de presión medidos cada diez minutos, y se cuenta con datos durante varios años y hasta la fecha actual. Pero, la medición no se realiza cada los mismos diez minutos. Se cree que puede deberse a que en algún momento el medidor de presión deja de funcionar y cuando se restablece la medición no lo hace en los mismos minutos en los que dejó de medir. Se ha considerado conveniente agrupar los datos por horas, como se hace en el Canal de Isabel II Gestión S.A. Para ello, se ha realizado seguido el procedimiento que sigue la gestora de Madrid, que consiste en calcular la media de las presiones registradas durante la misma hora, y anotar la medida justo antes de que finalice la hora, es decir, para los minutos 59 y 59 segundos.

Entre los datos de presión, hay registrados datos negativos, por lo que se ha considerado conveniente anularnos porque se interpreta como valores falsos y que no perturban a la serie de presiones. Los datos nulos no se van a tener en cuenta en el análisis estadístico de las roturas en su relación con las presiones. Los ficheros de datos de presiones muestran en el esquema que se presenta en el ANEXO 4.

Para el caso de datos de roturas, se implantó el sistema 3.1.1 en agosto del 2011, con el cual el usuario que detecta un fallo en la red de distribución de agua da un aviso del

36 181423 50 1826₁₄2023 43 55 14 66 30 42 105 22 1511 82 1313 85 31 53 44 12 30 20 59 11 48 14 68 87 1315 60 110 1613211820

Número de roturas por sector.

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problema y se anota la ubicación de la posible rotura, así como el tiempo en que se producen dichos avisos. Por tanto, los datos más fiables de roturas se iniciaron en agosto del 2011 y el equipo de mantenimiento del IDAAN explicó que se debe de considerar un periodo de prueba del nuevo sistema en el que se podían producir errores. Por lo que se ha recomendado empezar el análisis a partir de enero del 2012. La principal ventaja del registro de los datos de roturas es que se anotan según el corregimiento en dónde se producen. Por lo que, simplemente con un filtrado por corregimiento se pueden analizar las roturas que se han producido en él. Sin embargo, puede ocurrir que una rotura esté varias veces registradas debido a que cuando se produce una rotura, se anotan todos los avisos que alertan de dicha rotura, pudiendo durar estos avisos varios días según lo que demore la reparación de la tubería.

Este problema se solucionaría si se contara con un código de incidencia de la rotura que ayudara a diferenciar unas roturas de otras. Otra posible manera de proceder para conseguir un registro de roturas únicas podría ser mediante la intersección de las roturas en el corregimiento en un sistema GIS, pero las roturas no están georreferenciadas.

Además, no se suelen ubicar las roturas por calles dado que no se sigue habitualmente este sistema en Ciudad de Panamá, sino que por ejemplo se sitúan por los edificios cercanos a la incidencia. Esta es la razón por la que la ubicación de una misma rotura se describe de distinto modo por los usuarios, lo cual complica su situación en un mapa.

En el ANEXO 4 se presentan las variables almacenadas en la base de datos de roturas, en donde la variable de servicio explica la causa del fallo del sistema. Las causas de las quejas se refieren tanto a problemas de la red de distribución de agua como de la red de saneamiento. En el conjunto total, el número de quejas de los usuarios asciende a 3.000 entre San Francisco y Bethania. Al filtrar los problemas por corregimientos, San Francisco tiene un registro de 1.267 quejas de usuarios y Bethania de 1.733. Las causas de las quejas por los usuarios que se registran para agua potable pueden ser: baja presión, carro de cisterna no despacha agua, daño hidrante, fuga de agua, interrupción del suministro, problemas de calidad del agua, reposición del pavimento, medidores, conexión ilegal y robo de agua, cortes del servicio por error, denuncia-toma de agua, mantenimiento de camino y solicitud de inspección de alto consumo. Debido a que sólo se tienen en cuenta en el presente estudio las roturas que no han sido provocadas y que se producen en la infraestructura de la red de distribución, no en acometidas ni contadores, las quejas de los usuarios que se consideran para el análisis de las roturas con la presión son aquéllas que se refieren a “baja presión”, ya que una rotura da lugar a que disminuya la presión, y a “fuga de agua”, porque una rotura se agrupa dentro de las fugas de agua alertadas por usuarios. Se podría considerar que la queja de alto consumo como una consecuencia de una rotura, pero puede que se trate de fallos de los contadores o roturas en las acometidas. Si se filtran las roturas según las causas escogidas de bajas presiones y fugas de agua, en San Francisco el número de roturas es de 786, 22 de las cuales son

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debidas a bajas presiones, y de 776 en Bethania, con las mismas quejas por baja presión.

Además, entre las variables de la base de datos de roturas se encuentran la fecha de apertura de la rotura y la fecha de cierre de la rotura. A la hora de filtrar los datos, se ha optado porque tengan una única fecha de cierre, a la que se le asocia la primera fecha de apertura debido a que una rotura puede ser alarmada por los usuarios desde que se produce hasta que se repara. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el que la fecha de cierre se repita en varias ocasiones puede significar que un día en concreto se reparan varias roturas al mismo tiempo, pero se considera que estas roturas han ocurrido con poco margen de tiempo y que se han debido a la misma causa. Tras el filtrado de datos de roturas, el número de roturas de corregimiento de San Francisco se reduce de 786 a 643 roturas, y en Bethania de 776 a 671 roturas.

Figura 24. Presiones y roturas puntuales y acumuladas con el tiempo en el corregimiento de San Francisco.

Figura 25. Presiones y roturas puntuales y acumuladas con el tiempo en el corregimiento de Bethania. Las presiones interpoladas se representan con el color verde.

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Es necesario solapar los datos de roturas y de presiones para poder establecer la relación entre estas dos variables. Se disponen de datos de presiones en el corregimiento de San Francisco entre el 14 de diciembre de 2011 y el 17 de diciembre de 2012, mientras que de roturas entre el 3 de enero de 2012 y el 15 de abril de 2013. Por ello, el periodo de análisis está comprendido entre el 3 de enero de 2012 y el 17 de diciembre de 2012. En el corregimiento de Bethania los datos de presiones se inician el 1 de agosto de 2011 y finalizan el 14 de febrero de 2013, mientras que el periodo de roturas está comprendido entre el 4 de enero de 2012 y el 14 de abril de 2013. Por tanto, se puede estudiar la relación roturas-presiones entre el 4 de enero de 2012 y el 14 de febrero de 2013. Al solapar los datos, las roturas pasan a ser de 476 en el corregimiento de San Francisco y de 607 en Bethania. Los datos de presiones y roturas durante el periodo de solape de datos se muestran en la Figura 24 y Figura 25.

4.3 Sectores

4.3.1 Comunidad de Madrid

La técnica de agrupamiento de datos, explicada en la metodología, se ha aplicado en los 100 sectores de los 160 iniciales que cuentan con una sola entrada de agua y con datos de rotura y presiones en el mismo periodo de tiempo. Se ha llegado a la conclusión de que la metodología de análisis estadístico de roturas requiere un mínimo de roturas para estimar con precisión la función de distribución condicionada a las roturas.

Tabla 10. Sectores de la Comunidad de Madrid escogidos en los que se puede seguir aplicando la metodología de análisis estadístico de roturas.

Nº Código Chypre Nombre del Sector

1 BC1_0796_15 Madrid_BC1 Barrios de Santa Eugenia 2 BC1_0796_2 BC1 Palomeras

3 BC1_0796_6 Madrid_BC1_Moratalaz 4 CD_1603_3 Valdemorillo_Urbanizaciones 5 CH_0513_2 Chapinería Pueblo

6 CJ_1415_1 Sevilla la Nueva

7 D1_0066_5 Alcobendas_La Moraleja Este 8 EH_0796_2 EH Noreste

9 N_0796_3 Madrid_N_Guindalera-Prosperidad

10 P_1150_4 Pozuelo de Alarcón_Casco Pozuelo Norte 11 Q4_1065_2 Parla_Este

12 Q5_0587_3 Fuenlabrada_Este 13 Q7_0745_6 Leganés_Este 14 TL_0838_2 Meco_Zona alta

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Si se establece como mínimo un límite de 15 roturas, la metodología presentada se puede seguir desarrollando en los sectores mostrados en la Tabla 10. Dichos sectores se ubican dentro de la red de distribución de la Comunidad de Madrid en la Figura 26. En el ANEXO 7 se muestra en más detalle la red interior de tuberías de los sectores seleccionados.

Además se exponen en la Tabla 11 algunas de las características generales de los sectores objeto de estudio. La relación longitud/área de los sectores tiene una media de 17,70 y una desviación típica de 9,69. Por lo general, se cumple que para diámetros de gran tamaño los materiales que se emplean son el acero y el hormigón, mientras que para pequeños diámetros se utilizan materiales plásticos como el